Carga Eléctrica 1.- ¿ Que distancia de separación debe existir entre dos cargas puntuales q1= 10.0 µC y q2= -20.0µC para que la fuerza electrostática entre ellas tenga una magnitud de 10 N.?
2.- Entre dos partículas de igual carga, sostenidas a 5 x10-3 m de separación, se sueltan desde el reposo. Se observa que la aceleración inicial de la primera partícula es de 2.0 m/s 2 y la de la segunda es de 5.0 m/s2. Si la masa de la primera es 4.1 x10-7 kg Calcule: a) la masa de la segunda b) la magnitud de la carga de cada una
3.- Un par de esferas conductoras con la misma carga están sujetas en un lugar, se observa una fuerza electrostática de 0.030 N entre ellas cuando están separadas por 60.0 cm, de centro a centro. Las esferas se conectan entonces por un delgado alambre conductor. Cuando este se retira, las esferas se repelen entre si con una fuerza electroestática de 0.0172 N. ¿Cuáles fueron las cargas iniciales sobre las esferas?
4.- ¿Cuánta carga existe (en coulombs) en 20 kg de electrones?
5.- La magnitud de la fuerza electrostática entre dos iones idénticos separados por una distancia de 7.0 x10-10 m es de 3 x10-9 N. a) ¿Cual es la carga de cada ion? b) ¿Cuántos electrones “faltan” de cada ion (dando así al ion su desequilibrio de carga)?
6.- Se pretende dejar una moneda con una carga de 2.0 x10-7 C, ¿Cuántos electrones tendrían que retirarse de la misma?
Campo Eléctrico 7.- Encuentre la magnitud de una carga puntual cuyo campo eléctrico situada a 60 cm tiene una magnitud de 5.0 N/C.
8.- El átomo de uranio 238 tiene un radio nuclear de 9.0 fm y su numero atómico es Z= 92g. Suponga que dentro del núcleo la carga positiva se encuentra distribuida de manera uniforme. Encuentre la magnitud y la dirección del campo eléctrico en la superficie del núcleo debido a la carga positiva.
9.- Dos cargas puntuales q1= 3.1x10-8 C y q2= -2.0 q1 están fijas en un lugar a 100 cm de separación. Encuentre el punto a lo largo de la recta que pasa por las dos cargas en las cuales el campo eléctrico es cero.
10.- Un electrón y un protón están separados a 6.2 nm uno del otro, Calcule el momento del dipolo eléctrico. 11.- En un campo eléctrico uniforme de magnitud igual a 3.00 x10 -4 N/C se suelta desde el reposo un protón. Calcule la aceleración de protón (desprecie la gravitación). 12.- ¿Qué aceleración experimentaría un protón en un campo eléctrico si el valor de este fuera de 5.00 x10-4 N/C? ¿Qué rapidez alcanzaría el protón si el campo lo acelera desde el reposo hasta una distancia de 2.00 cm
Campo Magnético 13.- Un protón se desplaza a una velocidad con una magnitud de 600 m/s en un campo magnético uniforme B de magnitud 0.050T. El ángulo entre v y B es de 35. Encuentre: Las magnitudes de a) La fuerza FB que actúa sobre la partícula debía a B b) la aceleración de la partícula causada por la FB c) La velocidad de la partícula, ¿Aumenta, decrece o sigue igual a 600 m/s?
14.- El tubo de rayos catódicos de la televisión (emite electrones), tiene una energía cinética de 12.0 keV. Y esta orientado de modo que los electrones se mueven horizontalmente del sur geomagnético al norte geomagnético. El componente vertical del campo magnético de la tierra apunta hacia abajo y tiene una magnitud de 55.0 µT. a)¿Cuál es la velocidad con la que se desvía el haz de electrones? b) Que aceleración tendrá un electrón debido al campo magnético c) Cuanta distancia se desvía el haz de electrones al moverse 10 cm en el tubo de la televisión. 15.- Un conductor horizontal, transporta una corriente de 600 A de sur a norte. Dirigido hacia el norte y con un ángulo de inclinación de 60 con respecto a la corriente, se encuentra en el campo magnético de la tierra de 60µT. Encuentre la magnitud y dirección de la fuerza magnética en 120 m del conductor debidos al campo de la tierra.
16.- Encuentra la fuerza magnética si una corriente de 0.60 A, pasa por un alambre de 40 cm de largo, el cual esta situado en el eje “x” donde existe un campo magnético B = ( 0.025 T)j + (0.030 T)k 17.- Un electrón tiene una velocidad de 2.1 x103 m/s (en la dirección x positiva) y una aceleración de 3.00 x1011 m/s2 (en la dirección z positiva) con un campo eléctrico de intensidad de 50 N/C (en la dirección z positiva), en campos eléctrico y magnético uniformes. Encuentre el campo magnético en la región.
Lineas de campo electrico y líneas de campo magnetico 18.- Dibuje las líneas de campo eléctrico en una figura cubica de 10 cm de lado que tiene carga positiva. 19.- Como están representadas las líneas de campo magnético en una superficie rectangular de sección transversal 20 m2 que se encuentra colocada perpendicular al campo magnético de 1.75 T que esta dirigido hacia abajo.
Flujo Eléctrico y Ley De Gauss 20.- ¿Cuál es el flujo eléctrico neto que pasa por la superficie esférica de gauss de 80 cm de radio si tiene una carga puntual de 2.1 µC en el centro de la misma? 21.- El campo eléctrico en cierta región de la atmosfera de la tierra esta dirigida en forma vertical hacia abajo. A una altitud de 400 m el campo tiene una magnitud de 50 N/C; a una altitud de 250 m, la magnitud es de 90 N/C. Cual es la carga contenida en un cubo de 150 m de arista, con caras horizontales a altitudes de 250 m y 400 m. Haga caso omiso de la curvatura de la tierra. 22.- ¿Cual es la carga neta sobre una esfera conductora de 10 cm de radio, si el campo eléctrico en un punto a 22 cm del centro de la esfera tiene una magnitud de 5.0 x10 3 N/C y está dirigido radialmente hacia dentro de la esfera?
Flujo Magnético y Ley De Gauss 23.- Una superficie rectangular de 20 cm por 10 cm se coloca en un campo magnetico de 0.87 T como se ve en la figura. Calcule el flujo de campo magnetico. 24.- Considere un flujo magnetico de 3.12 x10-3 Wb. Que pasa por una superficie plana que mide 30 cm por 20 cm. Como se ve en la figura, el angulo que se forma entre el cmapo magnetico y el diferencial de superficie es de 30. Encuentre el campo magnetico de la superficie.
25.- En un campo magnético de magnitud B=1.5 T esta dirigido como se ve en la figura cubica de lados 0.600 m a) ¿Cuál es la magnitud del flujo magnético a través de una cara sombreada del cubo si la normal a esa cara forma un ángulo de 45 con la dirección del campo? b)¿Cuál es el flujo magnético total a través de todos los lados del cubo?
Potencial Eléctrico 26.- En un ato se puede enviar una carga total de 70 A h (ampere-horas) por un circuito, de una terminal a otra a través de la batería de 12 V del auto, a) ¿Cuánta carga representa esto? b) Si toda esta carga lleva una diferencia de potencia de 12 V, ¿ Cuanta energía se esta estableciendo? 27.- En un plano xy el potencial electrico esta dado por V = (3.0 V/m2) x2 – (4.0 V/m2) y2. ¿Cuáles son las magnitud y dirección del campo electrico en el punto (2.0 m, 3.0 m)? 28.- ¿ Cual es su velocidad inicial? De dos electrones que están fijos a 4.0 cm de separación entre ellos, cuando se detiene a media distancia entre los dos primeros otro electron que fue disparado desde el infinito.
Capacitancia 32.- ¿Qué carga minima puede ser medida por un electrómetro que tiene una capacitancia de 60 pF y una sensibilidad de 0.20 V? Si se pone una carga desconocida sobre las placas de un condensador del medidor y se mide la diferencia de potencial con un electrómetro (que es un aparato que se utiliza para medir carga estatica). 33.- a) Calcule la capacitancia y b) la carga en las placas si se aplica una diferencia de potencial de 120 V a un condesador de placas paralelaas que tiene placas circulares de radio de 10 dm y 1.00 mm de separación. 34.- ¿ Que cantidad de condesadores de 1.00 µF deben conectarse en paralelo para almacenar una carga de 2.00 C, con un potencial de 120 en las terminales de los condensadores? 35.- ¿Cuánta capacitancia se requiere para almacenar una energía de 20 kW * h a una diferencia de potencial de 500 V?
Problemas Conceptuales— Carga Eléctrica 1.- Haga una comparación de las propiedades de la carga eléctrica con las de la masa gravitatoria estableciendo las coincidencias y diferencias entre ambas 2.- ¿Es valida la ley de coulomb para todo objeto cargado? 3.- Se coloca una carga negativa en cada uno de los vértices de un triangulo equilátero, si las cargas tienen igual magnitud, haga un esquema de las líneas de fuerza en el plano del triangulo. 4.- Clasifique como falso o verdadero la siguiente afirmación: Cualquier cantidad de carga Q siempre se puede escribir como Q=Np o Q=-Np , en donde p es la carga del proton.
Campo Electrico 5.- Clasifique como falsa o verdadera la siguiente afirmación: El campo electrico de una carga puntual tiene sentido siempre retirándose de la carga. 6.- El campo eléctrico es una cantidad vectorial, ¿Cómo se definió el sentido del campo eléctrico? Explique claramente 7.- Una carga positiva libre para moverse e inicialmente en reposo, se coloca en un campo electrico E, a) ¿Se moverá la particula? b) Si la repuesta es afirmativa, ¿en que dirección respecto al campo electrico se movería?
Campo Magnetico 8.- El campo magnetico es una cantidad vectorial, ¿Cómo se definió el sentido de campo magnetico? Explique claramente 9.- Un campo magnetico esta dirigido hacia el sur y una particula cargada negativamente se mueve dentro del campo hacia el oeste, ¿Cuál es el sentido de la fuerza sobre la particula debida al campo? 10.- Clasifique como verdadero o falso las siguientes afirmaciones: A) la fuerza debido a un campo magnetico sobre una carga que se mueve en el, es siempre perpendicular al campo. B) una espira de alambre con corriente que se coloca en un campo magnético se comporta como un pequeño iman.
Las Dos leyes de gauss 11.- Verdadero o Falso: a) La ley de Gauss es valida solo en el caso de distribuciones de carga simetricas. b) El resultado E=0 en el interior de un conductor en equilibrio puede deducirse a partir de la ley de gauss. 12.- Ademas de la carga total encerrada dentro de una superficie, ¿Qué información adicional es necesaria para aplicar la ley de gauss en la determinación del campo electrico? 13.-Explique con palabras la ley de gauss para flujo magnetico.
Fuerza magnetica sobre un conductor 14.- Explique detalladamente el funcionamiento del motor electrico mas básico, es decir un motor de corriente directa y monofásica, mencione las partes desde le punto de vista mecanico y desde el punto de vista eléctrico. Realice un esquema.
Energia Potencial y capacitancia 1.- Una carga positiva se deja libre desde el reposo en un campo electrico. ¿Se moverá hacia una región de mayor o menor potencial electrico? 2.- Si el potencial electrico es constante en toda un región del espacio ¿ Que podemos decir del campo electrico generado en esa región? 3.- ¿ En que dirección podemos movernos respecto a un campo electrico, de modo que el potencial electrico no varie? 4.- Si se duplica el voltaje establecido entre las placas paralealas de un condensador plano, su capacidad: a) Se duplica b) se reduce a la mita c) permanece invariable. 5.- Verdadero o Falso: La energía electrostática por unidad de volumen en un punto es proporcional al cuadrado del cmapo electrico en ese punto. 6.- Si la diferencia de potencial de un condesador de placas para lelas se duplica variando la separaciond elas placas sin modificar la carga ¿ en que factor cambia la energía eléctrica almacenada?
Conduccion Electrica en Metales Corriente Electrica 1.- Una corriente de 6.0 A existe en un resistor de 10 Ω durante 5 minutos. ¿Cuántos a) coulombs y b) electrones pasan por cualquier sección transversal del resistor en este tiempo? 2.- Un haz de 3.0 x105 protones por centímetro cubico, se mueven al norte con una velocidad de 1.0 x105 m/s. a)¿Cuáles son la magnitud y la dirección de la densidad de corriente J->? ¿Es posible calcular la corriente total i de este haz de protones? explique porque si o porque no. 3.- Un campo electrico de 2100 V/m se palica a un trozo de plata de sección transversal uniforme. Calcule la densida de corriente resultante si la muestra esta a una tempratura de 20 C 4.- Una persona se puede electrocutar si una corriente de 50 mA pasa cerca de su corazón. Si la resitencia de la persona fuera de 880 Ω ¿Cuál es el voltaje que electrocutaria a esta persona?
Resistencia Electrica, Resistividad y su dependecia con la temperatura 5.- Un alambre conductor tiene un diámetro de 2.0 mm, una longitud de 2.5 m y una resistencia de 60 m Ω ¿Cuál es la resistividad del material? 6.- Se aplican 115 V en un alambre que mide 12 m de largo y tiene un radio de 0.40 mm, la densidad de corriente es 1.5 x104 A/m2. Encuentre la resistividad del alambre. 7.- Se aplica una diferencia de potencial de 125 V a un calefactor cuya resitencia es de 16 ohms cuando esta caliente. A) ¿Con que rapidez se convierte la energía eléctrica en calor? b) A un costo de 50 centavos mexicanos por kilowatt-hora ¿Cuánto cuesta operar el parato durante 6.0 h? 8.- Un calefactor radiante de 1500 W se construye para operar a 125 V a) encuentre la corriente en el calefactor? b) ¿cual es la resistencia de la bobina de calefacción? 9.- Una varilla de tungsteno tiene una longitud de 60 cm y una sección transversal cuadrada de 1mm de lado. A) ¿ Cual es su resistencia a 20 grados C? b) a 50?
